JP2002038365A - 土木用不織布およびその製造方法 - Google Patents

土木用不織布およびその製造方法

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JP2002038365A JP2000230668A JP2000230668A JP2002038365A JP 2002038365 A JP2002038365 A JP 2002038365A JP 2000230668 A JP2000230668 A JP 2000230668A JP 2000230668 A JP2000230668 A JP 2000230668A JP 2002038365 A JP2002038365 A JP 2002038365A
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elongation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、土木用(特にトンネル用シート)と
して良好な機能をもつとともに、盛土あるいは岩盤の凹
凸へのなじみがよい上に、排水性に優れた土木用不織布
およびその製造方法を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明の土木用不織布は、連続フィラメン
トからなるウエブをニードルパンチしてなる不織布であ
って、該不織布の引張り伸度Y(%)と該不織布を構成
するフィラメントの引張り伸度X(%)との関係が、下
式(1)を満足し、かつ、該フィラメントの引張り強度
が3.49CN/dtex以上であることを特徴とする
ものである。 Y≧1.1X−4.5…(1) 但し70≦X≦95 また、かかる土木用不織布の製造方法は、熱可塑性樹脂
を溶融紡糸し、高速牽引し、ネット上に捕集してシート
を形成した後、カレンダーロールで、圧縮した後、ニー
ドルパンチ処理することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高伸度、高強度
で、地盤、あるいは岩盤の凹凸部へのなじみがよく、排
水性良好な土木用不織布およびその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来から、熱可塑性ポリマーを溶融紡糸
し、連続フィラメントをエアーサッカーなどで高速牽引
した後、フィラメントを開繊し、移動するネット上に捕
集連続フィラメントからなるウエブを形成した後、引続
いて加熱ロールで熱接着あるいはニードルパンチM/C
で機械的に絡合させて不織布を得るという、いわゆるス
パンボンド法は、盛土補強シート、防砂シート、トンネ
ル用排水シートなど土木用不織布、電線押え巻きテー
プ、フィルター用途などの工業資材用不織布、収納袋、
包装基材などの生活資材用不織布、更には医療衛生材料
用不織布などとして使用されており、その需要はますま
す旺盛である。
【0003】しかしながら、これらの用途における要求
特性もさまざまで、例えば、土木資材用途、特に盛土補
強シートにおいては、盛土と盛土の間に敷きつめ、土砂
の陥没を防止することが必要であり、強い強力を有して
いる上に、高い排水機能を有していることの他に、盛土
の凹凸へのなじみがよく、シートの破れを抑制するため
に、適度の伸度を有していることが必要である。一方、
トンネル排水シートについても、かかる盛土補強シート
と同様に、高い排水性と同時に、岩盤の凹凸とのなじみ
をよくするために、適度の伸度を有することが重要であ
り、そのため透水性がよく、適度な厚みと柔軟性があ
り、伸度が出しやすいニードルパンチシートを用いるこ
とが多く、特にスパンボンド法により製造したニードル
パンチシートは、短繊維を用いカードM/Cあるいはラ
ンダムウエツバーなどによりウエブを形成し、得られた
ウエブにニードルパンチ処理を施し不織布とした、いわ
ゆる短繊維法に比べ高強力であるなど有利な点が多い。
【0004】しかしながら、スパンボンドである場合、
連続した長繊維を使用しているために、ニードルパンチ
により絡合させたシートの伸度は、短繊維法により製造
したものに比べて低いものとなりやすく、また、ニード
ルパンチ工程で界面活性剤などを付与した後ニードルパ
ンチする方法もあるが、フィラメント同士の絡合が悪く
なるため、シートがしっかりせず、このようなシートで
は、土砂などの荷重でへたりやすく、排水機能が低下す
るだけでなく、トンネル用の排水シートにおいては、ス
パンボンド不織布である排水層と樹脂とが剥離したり、
さらにゴムシートである遮水層が、部分的あるいは全面
的に貼合せた場合においては、特に貼合せが部分的であ
った場合に、該排水シートが遮水シートから剥離し、満
足すべき機能を発揮できなくなるなどの問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、土木用(特にトンネル用シート)と
して良好な機能をもつとともに、盛土あるいは岩盤の凹
凸へのなじみがよい上に、排水性に優れた土木用不織布
およびその製造方法を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の土木用不織布は、連続フィラメ
ントからなるウエブをニードルパンチしてなる不織布で
あって、該不織布の引張り伸度Y(%)と該不織布を構
成するフィラメントの引張り伸度X(%)との関係が、
下式(1)を満足し、かつ、該フィラメントの引張り強
度が2.90CN/dtex以上であることを特徴とす
るものである。
【0007】Y≧1.1X−4.5…(1) 但し70≦X≦95 また、かかる土木用不織布の製造方法は、熱可塑性樹脂
を溶融紡糸し、4000m/分〜6000m/分で高速
牽引したフィラメントを、ネット上に捕集してシートを
形成した後、該シートを、該熱可塑性樹脂の融点より7
0℃以上低い温度のカレンダーロールで、0.2〜0.
35g/cm3 の密度まで圧縮した後、針密度が45〜
200本/cm2 で、針深度が5〜20mmである条件
下で、ニードルパンチ処理することを特徴とするもので
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、上記課題、つまり盛土
あるいは岩盤の凹凸へのなじみがよい上に、排水性に優
れた土木用不織布について、鋭意検討した結果、不織布
を構成するフィラメントの伸度と不織布の伸度とが、特
定な関係にある場合のみにおいて、かかる課題を一挙に
解決することを究明したものである。
【0009】すなわち、連続フィラメントからなるウエ
ブをニードルパンチされて作られた不織布において、か
かる不織布の引張り伸度Y(%)と該不織布を構成する
フィラメントの引張り伸度X(%)との関係が、下式
(1)を満足するものであることが重要である。
【0010】Y≧1.1X−4.5…(1) 但し 70%≦X≦95% かかる不織布のニードルパンチ後の伸度は、70%以上
100%以下、好ましくは75%以上90%以下である
ことが重要である。伸度が70%未満であった場合、盛
土あるいはトンネル岩盤との凹凸とのなじみが不十分で
あり、また100%より大きい場合は、伸びやすいた
め、部分的シートにたるみを生じたり、しわを生じたり
して、排水、補強を兼ね備えたシートが得られないなど
の問題があるので好ましくない。
【0011】かかる特定な伸度を有するニードルパンチ
不織布を得るためには、該不織布を構成するフィラメン
トの伸度が密接に関係しており、すなわち、かかるフィ
ラメントのニードルパンチ前の伸度としては、70%〜
95%の範囲のものが好ましく、より好ましくは75%
〜90%である。該フィラメントの伸度が70%未満の
場合、ニードルパンチ後の不織布の伸度は70%以上と
いう条件を達成することができず、不織布特性としての
初期の目的を達成することができない。また、該フィラ
メントの伸度が95%を越える場合は、ニードルパンチ
後の不織布の伸度が高すぎて、強力的にも満足できるも
のが得られないばかりか、該フィラメントの結晶配向性
が低下して、熱収縮率がアップするため、例えばトンネ
ル用排水シートなどに用いる場合、排水シートであるニ
ードルパンチ不織布を遮水層である樹脂あるいはゴム層
との貼合せに際して、熱を加えた場合、加工時の巾縮み
あるいは加工じわが発生しやすいなどの問題が発生しや
すくなるので好ましくない。
【0012】なお、かかるフィラメントにおいて、実用
性の上から、引張り強度が2.90CN/dtex以
上、より好ましくは3.00CN/dtex以上である
フィラメントを使用することが重要である。
【0013】引っ張り強度が2.90CN/dtex未
満であった場合、ニードルパンチ後の不織布の目付W
(g/m2)引っ張り強度T(N/5cm巾)との関係
がT≧2.80W−200を満足することができず、盛
土あるいはトンネル岩盤の凹凸による破れを生じ易く十
分な補強・排水効果をもたせることができない。
【0014】なお、トンネル用途の遮水層に用いる樹脂
あるいはゴムとしては、塩化ビニル、酢酸ビニル、メラ
ミン、エポキシなどの樹脂や、シリコンゴム、塩化ゴム
などのゴムが、耐久性、柔軟性などの性質を勘案して、
それぞれの用途に応じて適宜選択して使用される。
【0015】本発明の不織布のタテ方向とヨコ方向の伸
度差は15%以下であることが好ましく、より好ましく
は10%以下、さらに好ましくは8%以下である。15
%より大きいと伸びに異方性を生じ、伸度の低い側に支
配されるため岩盤の凹凸に対しなじみが悪くなり、施工
後外圧を受けると、浮き上がった部分に破れを生ずる危
険がある。
【0016】本発明において、不織布の目付W(g/m
2 )と引張り強度T(N/5cm巾)との関係は、下式
(2)を満足することが好ましい。
【0017】T≧2.80W−200…(2) 但し 200≦W≦1000 かかる不織布の目付は、200g/m2〜1000g/
2 の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは30
0〜800g/m2 、特に好ましくは300〜700g
/m2 である。かかる不織布の目付が200g/m2
満と、厚みが薄くなった場合、排水機能を満足すること
ができないので好ましくないし、また、かかる目付が1
000g/m2 より大きいと、岩盤への施工時の施工性
が悪く、実用上満足することができない。
【0018】また、本発明の不織布のタテ方向の5%モ
ジュラスは、39N/5cm以上であることが好まし
く、より好ましくは44N/5cm以上、さらに好まし
くは49N/5cm以上である。39N/5cm未満で
あると、盛土あるいはトンネル岩盤の凹凸に対するなじ
みは良いが、施工時あるいは施工後のシートにたるみを
生ずるなど施工性、施工後の性能が悪くなるので好まし
くない。
【0019】本発明の不織布を構成するフィラメントの
繊度は、3.3〜13.2dtexであることが好まし
く、より好ましくは4.4dtex〜11dtex、特
に好ましくは5.5〜8.8dtexである。フィラメ
ントの繊度が3.3dtex未満である場合、ニードル
パンチした際に繊維の切断が発生しやすくなるだけでな
く、フィラメント自体の剛性が不足しているため、嵩高
性に乏しく、目詰りもしやすく、十分な排水機能を発揮
しないなど、土木用不織布として十分な機能を発揮しな
い傾向が出てくるので好ましくない。また、フィラメン
トの繊度が13.2dtexより大きい場合、単糸当た
りの吐出量が多いため、吐出糸条の冷却が不十分であ
り、安定して操業できない状態になるため好ましくな
い。
【0020】また本発明の不織布の見かけ密度は、0.
13g/cm3 以下であることが好ましく、より好ま
しくは0.1g/cm3 以下である。0.13g/c
3より大きいと、シートの剛性が高くなり、 施工性が
悪化するのみならず、シートにしたときに、目詰まりが
しやすく、凹凸へのなじみも悪くなるので好ましくな
い。
【0021】本発明を構成する繊維は、ポリエステル、
またはその共重合ポリエステル、ポリプロピレン、ナイ
ロンなど、合成繊維であればよく、特に限定されない
が、中でもポリエステル系繊維が、不織布特性の上から
好ましく使用される。かかる繊維のフィラメント中に
は、カーボンブラック、酸化チタン、その他耐候剤を添
加してもよい。さらにフィラメントが2成分のポリマー
の芯鞘、例えば、ポリエステルを芯成分とし、ポリプロ
ピレンを鞘成分、あるいは、ポリプロピレンを芯成分、
ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維またはポリ
エステルとポリプロピレンの混繊繊維であってもよい。
【0022】また排水機能をアップするため、該フィラ
メントの断面形状が楕円、三角、扁平などの異形断面で
あるものも好ましく使用される。
【0023】本発明の不織布を構成するフィラメント
は、上述したように同一繊度の構成をしてもよいが、例
えば岩盤層側の排水機能をアップするため、8.8〜1
3.2dtexの高繊度層とし、遮水層貼合せ側を3.
3〜11dtexの低繊度層とするような、繊度を異に
する少なくとも2層以上の積層構造としたり、あるい
は、好ましくは3.3〜13.2dtex、より好まし
くは4.4〜11dtexのフィラメントで、太細の混
繊構造としたものであってもよい。
【0024】本発明の不織布を製造するためには、口金
から吐出されたフィラメントを冷却しながらエジェクタ
ーにより、4000m/分〜6000m/分で高速牽引
するに際して、牽引するエジェクターのエアー圧力を調
整するか、もしくは、ポリマーを吐出する口金面からエ
ジェクターまでの距離、即ち紡糸長を適当に変更し、フ
ィラメントの引張り伸度を、本発明の70%〜95%と
することで可能である。エジェクターにより牽引開繊フ
ィラメントをネット上に捕集、フィラメントを構成する
熱可塑性樹脂の融点より70℃以上低い温度のカレンダ
ーロールで、0.2〜0.35g/cm3の密度まで圧
縮して、目標とする目付のシートを得た後、ニードルパ
ンチ装置によりフィラメントを機械的絡合させること
で、要求される品質を有する製品を得ることができる。
カレンダーロールの圧力、速度等、その他の条件は適宜
目標密度まで圧縮できる条件を選択すればよい。
【0025】ニードルパンチの針密度は針の形状、種類
によって異なるが、針深度が5〜20mmで、45本/
cm2 〜200本/cm2 の片面あるいは表裏両面パン
チが好ましく、50本/cm2 〜120本/cm2 であ
ればより好ましい。針密度が45本/cm2 未満となる
とフィラメントの絡合が不十分であり、遮水層である樹
脂との接合性が悪く、実用に供することができず、針密
度が200本/cm2より多くなると、シートは緻密な
ものとなるが、フィラメントの切断が増加し、シート強
力が低下する問題があるので好ましくない。針深度はニ
ードルパンチ加工時のベッドプレート表面からさらに突
き刺した針の先端までの距離である。
【0026】遮水層に用いる不織布の目付は、前述した
とおり200〜1000g/cm2であるが、不織布の
目付が400g/cm2 以上の場合、必要に応じて0.
05〜1重量%の界面活性剤を、少なくとも片面に付与
し、ニードルパンチすることが、ニードルパンチ時の針
負荷低減の点で好ましい。かかる界面活性剤の付与率が
0.05重量%未満であった場合、付与効果は少なく、
反対に1重量%を越えると、針負荷は低下するが、付与
率が高すぎるため、繊維の絡合効果が不十分であり、本
発明の不織布特性を満足することはできない。かかる界
面活性剤の種類は、特に限定されるものではなく、ジメ
チルシリコン、ポリエーテルポリエステル、アルキルス
ルホン酸ナトリウムなど、繊維間の摩擦を下げる効果が
あれば使用することができ、必要に応じて消泡剤、防腐
剤等を添加してもよい。
【0027】
【実施例】以下本発明を実施例に基づき、更に詳細に説
明するが、実施例の中に示す特性値の測定方法は次のと
おりである。
【0028】(1)単糸繊度(dtex):不織布を構
成する繊維の単糸繊度は、次の方法により算出した。
【0029】ニードルパンチ不織布よりフィラメントの
サンプルを採取し、単糸の拡大写真を撮影(500倍)
し、ランダムに、n=50の繊維径を測定、繊維密度で
補正し、単糸繊度を算出した。
【0030】(2)単糸の切断強度(CN/dte
x):引張り試験機を用い、次の条件にて評価した。
【0031】ロードセル:10N フルスケール:0.4N 引張速度 :2cm/分 チャート速度:20cm/分 つかみ間隔:2cm 単糸の切断伸度(%)=切断時の伸び(cm)/{試料
長(cm)×チャート速度(cm/分)/引張速度(c
m/分)}×100 (3)不織布目付(g/cm2 ):シートの巾方向、長
さ方向それぞれ100cmのサンプル2個を採取天秤で
重量を測定し、2個の平均値を算出した。
【0032】(4)不織布引張り強力(N/5cm):
ニードルパンチ製品シートの長さ方向及び巾方向それぞ
れ巾5cm、長さ30cmのサンプル5個を採取、テン
シロン引張り試験機を用い、つかみ間隔20cm、引張
速度10cm/分で測定、それぞれの最高強力値を読み
取り平均値を算出した。
【0033】(5)不織布引張り伸度(%):上記引張
り強力測定に準じ、最高強力時の伸度を読み取り平均値
を算出した。
【0034】(6)不織布5%伸長時モジュラス(N/
5cm):引張り強力、引張り伸度測定時の強伸度曲線
から5%伸長時の強力値を読み取り、その値の平均値を
算出した。
【0035】(7)不織布厚み(mm):ニードルパン
チ製品シートの巾方向に、10cm×10cmのサンプ
ルを均等分に10個採取し、JIS−L1906に準
じ、押付圧力2kpaで厚さ0.01mm単位で測定、
その平均値を算出した。 実施例1〜3 固有粘度が0.66,融点が262℃であるポリエチレ
ンテレフタレートを180℃で6時間乾燥した後、温度
が285℃である押出機で溶融した後、計量ポンプで計
量、紡糸M/C巾方向に配置された紡糸口金を通して溶
融紡糸し、チムニーにて冷却、紡糸口金下方に設置した
エジェクターで牽引・細化した。引き続き衝突板に衝突
帯電させフィラメントを開繊した後、メッシュ式の移動
コンベアー上にフィラメントを捕集し、185℃のカレ
ンダーロールを通して圧縮した後、密度0.28g/c
3の仮圧着シートを得た。
【0036】このとき用いた条件は、口金孔数120
孔、口金当たりの吐出量370g/分、口金とエジェク
ター間の紡糸長は180cmであり、エジェクター圧力
を0.5Mpa、0.4Mpa、0.35Mpaに変更
し、得られた仮圧着シートをニードルパンチM/Cで、
針深度10mmで針本数が表裏それぞれ60本/cm2
となるようニードルパンチして不織布を得た。
【0037】表1に示した通り、得られた不織布の単繊
維強伸度及び不織布特性を調査したところ、いずれも本
発明範囲内にあり、シート特性も高伸度、高強力を有す
る土木資材として有用な不織布であり、トンネル用とし
てエチレン酢酸ビニル共重合樹脂との貼合せ性もよく、
岩盤の凹凸に対するなじみなど、施工性にも優れた良好
な不織布であった。
【0038】
【表1】
【0039】実施例4 実施例1〜3と同様の方法により、エジェクタ圧力を
0.45Mpaとし、目付300g/m2 の仮圧着シー
トを2枚採取した。このシート2枚を積層した後、スプ
レー噴霧装置で0.3%の油剤を付与し、針深度13m
mで表裏それぞれ60本/cm2 でニードルパンチを実
施した。
【0040】表2から明らかなように、得られた不織布
は、本発明範囲内にあり、表面の品位もよく土木資材、
トンネル資材として良好なものであった。比較例1、2 実施例1〜3と同様の方法により、口金面からエジェク
ターまでの紡糸長を140cmとし、エジェクター圧力
を0.5Mpaおよび0.4Mpaで、目付300g/
2 を目標に仮圧着シートを採取、実施例1〜3と同様
の方法により片面が60本/cm2 となるように、ニー
ドルパンチを実施した。
【0041】表2から明らかなように、得られた不織布
のフィラメントの伸度は58〜62%と低く、該不織布
の長さ方向の伸度は60%レベルであり、岩盤へのなじ
みも悪く土木用不織布として不十分なものであった。
【0042】
【表2】
【0043】実施例5 実施例1〜3と同様の方法にて、口金孔数を60孔、吐
出量を口金当たり370g/分 、紡糸長180cmで
紡糸、フィラメントの繊度が10.7dtexで、目付
が300g/m2 となるようにコンベアー速度を調整
し、仮セットシートを得た。
【0044】得られた仮セットシートを用い、上面、下
面それぞれ針深度15mmで針本数が58本/cm2
なるようにニードルパンチして不織布を得た。
【0045】得られた不織布は、目付が315g/
2 、シート厚み3.5mm、不織布の長さ方向の強力
は1225N/5cm、巾方向の強力は882N/5c
mで、長さ方向の伸度は78%、巾方向の伸度は82%
であり、施工性良好な不織布であった。 比較例3 実施例5と同様の方法にて、口金孔数を40孔としフィ
ラメントの繊度を16.5dtexとすべく紡糸した
が、フィラメント同士の接触がはげしく安定紡糸不可能
であった。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、地盤、あるいは岩盤の
凹凸部へのなじみがよい上に、高伸度で、高強度で、し
かも排水性良好な土木用不織布を再現性よく、安定して
提供することができる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続フィラメントからなるウエブをニード
    ルパンチしてなる不織布であって、該不織布の引張り伸
    度Y(%)と該不織布を構成するフィラメントの引張り
    伸度X(%)との関係が、下式(1)を満足し、かつ、
    該フィラメントの引張り強度が2.90CN/dtex
    以上であることを特徴とする土木用不織布。 Y≧1.1X−4.5…(1) 但し70≦X≦95
  2. 【請求項2】該不織布のタテ方向とヨコ方向の伸度差が
    15%以下であることを特徴とする請求項1に記載の土
    木用不織布。
  3. 【請求項3】該不織布の目付W(g/m2 )と引張り強
    度T(N/5cm巾)との関係が、下式(2)を満足す
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の土木用不
    織布。 T≧2.80W−200…(2) 但し 200≦W≦1000
  4. 【請求項4】該不織布のタテ方向の5%モジュラスが3
    9N/5cm以上であることを特徴とする請求項1〜3
    のいずれかに記載の土木用不織布。
  5. 【請求項5】該フィラメントの繊度が3.3dtex〜
    13.2dtexであり、かつ、該不織布の見掛け密度
    が0.13g/cm3 以下であることを特徴とする請求
    項1〜4のいずれかに記載の土木用不織布。
  6. 【請求項6】該フィラメントが、ポリエチレンテレフタ
    レートであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    に記載の土木用不織布。
  7. 【請求項7】熱可塑性樹脂を溶融紡糸し、4000m/
    分〜6000m/分で高速牽引したフィラメントを、ネ
    ット上に捕集してシートを形成した後、該シートを、該
    熱可塑性樹脂の融点より70℃以上低い温度のカレンダ
    ーロールで、0.2〜0.35g/cm3 の密度まで圧
    縮した後、針密度が45〜200本/cm 2 で、針伸度
    が5〜20mmである条件下で、ニードルパンチ処理す
    ることを特徴とする土木用不織布の製造方法。
  8. 【請求項8】該熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタ
    レートであることを特徴とする請求項7に記載の土木用
    不織布の製造方法。
JP2000230668A 2000-07-31 2000-07-31 土木用不織布およびその製造方法 Expired - Lifetime JP4556303B2 (ja)

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